Az ózonréteg a Föld sztratoszférájában, mintegy 15-30 kilométeres magasságban alakul ki az ultraibolya (UV-) sugarak hatására. Ez a réteg bolygónk egyik fő védelmi vonala, hiszen részben kiszűri, elnyeli a Nap káros sugarait. Létezése tette lehetővé a földi élet és a légkör kialakulását. Az ózonpajzs sérült, elvékonyodott részeit hívjuk ózonlyuknak.

Az ózon keletkezése

A Napból érkező UV-sugarak atomjaira bontják az oxigénmolekulát (O2). Az így keletkezett atomok más oxigénatomokkal egyesülve háromatomos ózonmolekulát (O3) hoznak létre. Az ózonmolekulák rendkívül instabilak, könnyen szétbomlanak egy oxigénatomra és egy oxigénmolekulára. amelyek újraegyesülve ismét ózonná alakulnak. Ez a ciklikusan ismétlődő folyamat (az ún. Chapman-mechanizmus) biztosítja az ózonréteg viszonylagos állandóságát. E védelmi vonal nélkül nem lenne élet a Földön, mert az ultraibolya sugarak visszafordíthatatlanul károsítanák az élő szervezetek DNS-ét, és felbontanák sejtjeinkben a kémiai kötéseket. 

Bár a sztratoszfékus ózon elengedhetetlen létezésünkhöz, troposzférikus változata káros hatásokkal bír. A felszínközeli ózon egyrészt erős üvegházhatású gáz, másrészt belélegezve komoly légúti betegségeket, asztmát

okozhat, és a fotokémiai szmog egyik összetevője.

Az ózonlyuk felfedezése, kialakulása

Az ózonréteget Charles Fabry francia fizikus fedezte fel 1913-ban, tulajdonságait pedig Gordon Dobson tárta fel. 1942-ben Dobson készítette el az első műszert, amellyel a sztratoszférikus ózon szintjét meg lehetett állapítani a földfelszínről. Ezek után minden évben mérték az ózonréteg sűrűségét a Föld több pontján, így például a sarkpontokon is. Az 1970-es évektől az Antarktiszon gyors ütemű csökkenést tapasztaltak, amit eleinte szkeptikusan fogadtak, és sokáig hibás adatoknak tekintették e mérések eredményeit. Csak 1974-ben mutatta ki három szakember, Paul Crutzen, F. Sherwood Rowland és Mario Molina, hogy a fogyatkozás valós jelenség, amelynek okozói a mesterséges eredetű vegyi anyagok. A felfedezésért Nobel-díjjal illették a tudósokat.

Az ózonréteg sűrűségének mértékegységét is Dobsonról nevezték el. 1 Dobson-egységről (DU) akkor beszélünk, ha az adott alapterületű légoszlopban lévő ózont a földfelszínen 1013 hPa nyomáson és 20 Celsius fokon egyenletesen szétterítve 1 század milliméter vastag réteget kapunk. Normál esetben a légkör ózontartalma 300 DU-nek, azaz 3 mm vastag rétegnek felel meg. Az ózonlyuk a sztratoszférikus ózonpajzs elvékonyodása, amikor a sűrűség 220 DU alá esik.

Mára egyértelmű, hogy a légkörbe kerülő klórozott és fluorozott szénhidrogének, (CFC-, HFC-gázok, pl. dezodorok, hűtőszekrények hajtógázai, neoncsövek gázai), szén-tetrakloridok pusztítják az ózonréteget, és ez főleg a téli időszakot követően érzékelhető a Föld sarkai felett. Ózoncsökkentő anyagként tarthatjuk számon még a metil-kloroformot, a metil-bromidot és a halonokat - de az erdőtüzek és a fák bomlása során a légkörbe kerülő klórmetán is hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Ezek a főként mesterségesen előállított klór-, fluor- és brómtartalmú vegyi anyagok igen stabilak, így nagy magasságokba feljutnak gyakorlatilag bomlás nélkül, elérik az ózonréteg szintjét, ahol viszont már felszabadulnak belőlük az ózonbontó anyagok. Az egyébként is instabil ózonmolekula bomlása így felgyorsul. Ezek az elemek ráadásul sokáig a légkörben tartózkodnak, így drasztikus csökkenést idézhetnek elő. Egy klórmolekula 100 ezer, míg egyetlen brómmolekula mintegy 4,5 millió ózonmolekulát képes lebontani.

Az ózonlyuk tavasszal jelentkezik a sarkvidékek fölött. A téli évszakban ugyanis a sarkok térségében egy sajátos, zárt cirkuláció alakul ki. A hónapokig tartó sötétség alatt, napsugárzás hiányában a sztratoszféra közel -80 fokra hűl le, és a levegő lesüllyed. A Föld forgásának következtében egy örvény jön létre, amibe levegő se be, se ki nem áramolhat. Mintegy 20 km-es magasságban poláris sztratoszférikus felhők képződnek, melyek jégkristályai vizet vagy sósavat tartalmaznak. A zárt rendszerben a szennyező anyagok feldúsulnak, majd tavasszal a napsugárzás hatására a káros vegyületek "kiolvadnak", és elkezdik fogyasztani az ózonmolekulákat. Három-négy hónap alatt a zárt örvény feloszlik, és ismét emelkedni kezd az ózonszint. 

             Az ózonlyuk alakulása a 20. század végén, 1981-1999 között. A kék és türkiz színek jelzik

                                       a legalacsonyabb értékeket, az ózonlyuk határát. 

Az ózonlyuk az 1970-es évektől az Antarktiszon, az 1990-es évektől az Északi-sarkon is megjelenik időszakosan, a Déli-sark felett azonban intenzívebb a jelenség. Ennek oka az, hogy az Északi-pólus felett a tagoltabb felszín (hegyek) miatt a levegő nem tud annyira lehűlni, a poláris örvény nem fejlődik ki oly mértékben, így kevesebb sztratoszférikus felhő képződik.

Az ózonréteg védelme

Svédországban tiltották be először az ózont roncsoló kémiai készítményeket 1978-ban. Az ózonréteg megőrzése érdekében később létrehozták 196 ország csatlakozásával a Montreali és a Kiotói Egyezményt (1987 és 1997), amelyekben az aláíró országok megfogadták, hogy csökkentik, illetve teljesen beszüntetik az ózonlyuk kialakulását elősegítő kémiai anyagok (CFC-k) kibocsátását. Bár a gázok emissziója a '90-es évekre megszűnt, hosszú légköri tartózkodási idejük miatt azok még évtizedekig kifejtik hatásukat. A mérések szerint az utóbbi években ugyan már lelassult az ózonréteg pusztulása - 2010-ben például az elmúlt 10 év egyik legkisebb kiterjedését érte el az ózonlyuk -, a szakemberek szerint a legkorábban a 21. század közepére nyerheti vissza 1980-as szintjét az ózonréteg. 

A sztratoszféra 15-30 km-es rétegében ugrásszerűen megnő az ózon mennyisége. Az ózonréteg védelmet nyújt a UV-sugárzás ellen. Az UVC sugarakat teljesen, az A és B komponenseket részben elnyeli.

Utóbbiak károsítják a génállományt, felgyorsítják a bőröregedést, de az UVA okozta károk többnyire regenerálhatók. Ha csökken az ózon mennyisége, több káros UV-sugár jut le a felszínre, ami fokozott egészségügyi kockázatokkal jár. 

S hogy miért kell kiemelt szerepet fordítanunk az ózonréteg védelmezésére? A réteg eltűnése alapvető egészségügyi kockázatokkal jár a megnövekvő káros ultraibolya (UVB) sugárzás révén. Ezek közé tartozik az immunrendszer gyengülése a gombás betegségekkel szemben, a bőrrák kialakulásának növekvő kockázata (főleg a világos bőrű emberek körében), de egyúttal nő a szemkárosodás, a szürkehályog kialakulásának veszélye is. Ezen felül a természeti hatások között kell említeni, hogy a haszonnövények (pl. kukorica) esetében mutációkat okozhat, illetve egyes halfajok ikrái is elpusztulhatnak (pl. makréla, szardella). Természetes környezetünk és saját jövőnk megóvása érdekében is elemi feladatunk az ózonréteg megőrzése.